利用數字教材構建初中物理新授課堂教學模式探索

摘 要：新時代背景下數字教材對創建物理課堂教學新生態具有重要意義.教學應用模式研究是推動課堂教學與信息技術走向深度創新融合的重要途徑.筆者通過查閱資料和實況調查發現將數字化資源應用到物理課堂教學中是當前提升課堂效率的一種行之有效的方法，在該理念指導下，筆者利用數字教材構建初中物理新授課堂“創設情境—優化方案—自主構建—數字理解—變式應用”的基本教學模式開展教學活動，本文通過一節教學案例對教學模式中各個環節進行詳細解讀與說明，以供同行們參考指導.

關鍵詞：數字教材;構建;新授課堂;教學模式

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）22-0037-05

基金項目：廣東省教育中心課題“基于數字教材的初中物理教學創新與應用模式研究”（項目編號：19JX06082）.

作者簡介：李永春（1969-），男，江西寧都人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理教學.

1 研究綜述

傳統物理課堂教學，受到條件限制，存在因學情診斷困難，導致教學目標制定難以真正從學生“學”的角度出發;存在學生課堂學習興趣低下，思維訓練不足、知識難以結構化等問題;存在學習方法、學習能力難以遷移的問題.在整個學習過程中，學生學習自主性難以體現，個性化學習不足.

《教育信息化2.0行動計劃》指出：實施數字資源服務普及行動，要完善數字教育資源公共服務體系，優化“平臺+教育”服務模式，實施教育大資源共享計劃.教育大資源是中小學教育教學的剛需，數字資源建設是中小學信息化建設的重點.數字教材是信息時代教育的基礎性資源，而教學應用模式研究是推動課堂教學與信息技術走向深度創新融合的途徑.在教育信息化2.0時代，利用數字教材構建初中物理新授課堂教學新模式極具現實性與緊迫性.

數字教材是面向中小學師生，依據國家課程標準，以傳統紙質教材為藍本，針對信息化環境中教與學的新需求，利用互聯網、數字媒體、大數據等技術，融教材、數字資源、學科工具、應用數據于一體的立體化教材.數字教材具有云筆記共享、互動等功能，還具有圈畫、批注、高亮、插入文本等多種筆記功能，同時，數字教材還能整合運用其他信息化教學手段，例如希沃白板、希沃授課助手等，為學生打破時空限制.數字教材的運用將改變物理教學形式，全面改變物理課堂的深層結構、師生關系以及教師物理教學方式、學生學習方式等.

鑒于新時代背景下數字教材對創建物理課堂教學新生態的重要意義，筆者通過對廣東省教育技術中心專項課題“基于數字教材的初中物理教學創新與應用模式研究”的實踐研究，對利用數字教材構建初中物理新授課堂教學模式開展初步的探索，探索利用數字教材構建初中物理新授課堂教學的基本模式：“創設情境—優化方案—自主構建—數字理解—變式應用”.研究表明數字教材的運用能有效地解決傳統物理教學存在的困境，教師將數字化教學應用到物理課堂教學中是當前提升課堂效率的一種行之有效的方法.教師、學生和教材作為課堂教學的三大要素，在數字化教學的全新理念影響下，他們相互聯系相互作用，產生積極有益的效果.

2 模式解讀

利用數字教材構建初中物理新授課堂教學的基本模式為：“創設情境—優化方案—自主構建—數字理解—變式應用”，分為五個基本環節.下面筆者分別對每一個環節進行解讀說明.

“創設情境”是基于數字化教學平臺，教師有目的地引入或創設具有一定情緒色彩的以形象為主體的生動具體的場景（包括播放視頻、故事、問題或實驗等），以引起學生的態度體驗，從而達到幫助學生理解教材的目的，并使學生的心理機能得到發展的教學步驟.

利用數字化教學模式創設情境，可激發師生在教學中的雙向互動，豐富教師教學手段，增加教學過程的實用性和藝術性，進而從根本上增強課堂的生動性.

“優化方案”是為解決問題，讓學生充分思考，設計解決問題的方案，再經過小組討論交流，對各方案進行調整優化，確立最終解決問題的最佳方案.學生利用點觸控屏幕和手指（電容筆）完成方案的書寫與修改，再通過小組屏幕推送功能實現交流情況可視化，讓每個學生都有機會分享設計思想成果，實現互助學習.

“自主構建”是表示教師努力培養學生運用數字技術主動學習，從而建構知識體系.教師要設計促進學生主動探索和交流的活動過程，設計開放互動的教學環節，對生成資源加以開發利用，為學生提供探索和交流的時空平臺.學生互動互學，以小組為單位，進行成果匯報，在課堂上選派組員進行展示.學生自主構建時教師要注重問題引領，以此為學生營造良好的自主學習環境和氛圍，為強化學生學習水平提供保障.

“數字理解”即通過數字化平臺（如希沃投屏），教師針對教學的重點和難點設置有吸引力的問題，引導學生比較異同、深度思考、“知其然知其所以然”.也可組織小組對問題開展交流，進而修改完善自己的學習結果，提高學生的自主理解能力.教師要注意設立問題的靈活性與生動性，并加強互動與激勵，通過運用數字化技術達成對重要知識的理解.

“變式應用”是在學生熟練運用知識后，進一步對知識進行變式運用.反饋練習可在無線網絡環境下同步推送至屏幕.學生可以選擇適合自己的題型進行課堂反饋，學生直接在線上遞交作業.教師及時批改然后根據統計結果及時獲悉學生答題情況，從而確定進行何種變式應用，進而幫助學生鞏固知識、助其靈活應用.同時學生實時得到來自教師的即時反饋，具體直觀地了解自身的課堂學習情況，準確查漏，針對自己的薄弱環節，在課后有針對性地鞏固.

下面以一節筆者的公開課案例“電流與電壓和電阻的關系”為例，對依托數字教材資源平臺，對構建高效互動的初中物理新授課堂教學創新與應用模式探索，供同仁們參考.

3 課堂實錄

教學環節一 創設情境

教師在上課前，在磁性黑板上連接好如圖1所示三個電路（開關斷開）.

師：三個相同的燈泡，分別接入如圖1所示電路中，閉合開關，調節變阻器，根據你觀察到的燈泡發光情況，你能否提出一個物理問題？

生：燈泡亮度不同，電路中的電流大小是否不同？

師：影響電路中電流大小的因素是什么？請大家猜一猜.

生：電流大小可能與電壓和電阻有關.

師：你猜想的依據是什么？

生：因為電壓是形成電流的原因，電阻是導體對電流的阻礙作用.

教師在黑板上畫出它們的關系圖：I↑U↑R↓①②

師：非常棒，今天我們就來探究它們之間的關系.（板書課題）

說明：本課堂情境引入本來可以采用《電路模擬仿真軟件綠色版（中學物理電路設計仿真實驗工具）v5.5》，簡明快捷.但考慮到要給學生真實感受，故采用實際電路情境，通過三個實物電路對比，讓學生真實觀察到燈泡亮度明顯不同，進而思考電流大小可能與電壓電阻等因素有關，自然引入課題.創設情境要因課而異，有的可充分利用數字化教學平臺的視頻等引入，但若需要學生真實感受則可盡量使用實驗引入，不必拘泥.本環節創設的情境來源，可大多來自教材已有的情境，少數可對教材情境進行置換以符合教學實際，這樣教師不需要舍棄教材另起爐灶，將重心放在加大對教材的研究力度、規范課堂教學形式上.本環節關鍵是通過創設生動情境吸引學生，迅速切入課題.

教學環節二 優化方案

師：如果要研究電流（I）與電壓（U）和電阻（R）之間的關系，需要用到什么器材？

出示實驗器材（如圖2所示），請學生到屏幕上用手指選擇需要的打“√”，并說明選擇的理由.

師：這里涉及三個物理量：電流、電壓和電阻，你想用什么研究方法？

生：控制變量法.

師：具體應該怎樣做？

生：可分解為兩個問題：研究I-U關系時，保持R一定;研究I-R關系時，保持U一定.

師：你能否獨立設計出本實驗的探究電路？

請同學們獨立設計一個實驗電路，并小組討論交流，完善實驗方案.請把交流結果完成在教材P75、P76虛框中.

教師用手機拍攝典型電路圖（如圖3所示），希沃投屏.

師：請大家思考一下，哪個電路圖能完成實驗要求？

生：都能完成.

師：你們設計的是否一樣？你支持哪種方法？為什么？

生：我支持方法二.因為我們可借助滑動變阻器來保護電路，并且可以連續改變電阻R兩端電壓.

請舉手的學生上來示范連接實物電路圖，同學們觀察是否規范.

教師用PPT友情提醒（如圖4所示）.

說明：本環節實驗器材選擇和實驗電路預演連接可通過數字平臺讓學生上臺進行，軟件可用《電路模擬仿真軟件綠色版（中學物理電路設計仿真實驗工具）v5.5》，設計選“連對”時電腦給出鼓勵.學校有條件的話，可學生人手一臺iPad（iPad2代以上），在iPad上選擇連接訓練，接受指令后，學生把選擇的答案通過無線投屏向大屏幕布投影反饋.設計方案教師可用手機拍照再用希沃投屏，供學生們討論優化設計.本環節定位于通過數字化平臺培養學生探究思維，經歷猜想、假設、設計、交流、展示、評估等過程，直至得到最佳方案，為下一環節自主構建順利開展做好鋪墊.

教學環節三 自主構建

師：我們能否利用課桌上的器材完成上面兩個探究實驗？下面請各小組分別完成實驗1和實驗2，并將實驗數據及時收集整理在教材P75和P76表格中.

教師出示兩個實驗電路圖（如圖5所示），提示實驗1可選取R=10Ω或R=5Ω;實驗2可保持U=2V一定，R依次接入為5Ω、10Ω和15Ω.

學生小組開始實驗，教師巡視指導.

實驗完畢，教師請小組匯報并分析實驗1的數據.

實驗1：控制電阻一定，研究電流與電壓的關系（如圖6所示）.

學生投影展示實驗數據.

師：你能得出什么結論？

生：我的實驗結論是：電壓增大幾倍，電流也增大幾倍.說明通過導體的電流與導體兩端電壓成正比.

師：首先要滿足什么條件？

生：當導體的電阻一定時.

師：對！請用R=5Ω實驗的小組也反饋下，你們的結論是否一樣？

生：一樣.

師：好！剛才得出結論，根據的是數學中的倍數關系.可不可以利用作圖分析它們之間的關系？現在請利用課本P75坐標圖，采取描點連線方式繪出電流電壓的關系圖像.

學生畫圖，教師請畫好的學生投屏坐標圖像（如圖7所示）.

師：圖像表明什么？

生：圖像進一步表明：當導體的電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比.

師：正確！我們要學會運用描點法作圖處理物理量之間的關系.

請實驗小組匯報并分析實驗2的數據.

實驗2：控制電壓一定，研究電流與電阻的關系（如圖8所示）.

學生投影實驗數據2.

師：你能否歸納出實驗結論？

生：我的實驗結論是：當導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比.

師：為什么是成反比？

生：電壓一定時，電阻增大幾倍，電流就減小幾倍.

師：很好！有興趣的同學課外也可以去畫出U一定，I與R的圖像，進一步驗證.

請實驗小組完成下面的“想想議議”：

（1）利用“探究電流與電壓的關系”的實驗數據計算出U/I，并與電阻R比較，看看電阻R與U/I有什么關系？

（2）利用“探究電流與電阻的關系”的實驗數據計算出IR，并與電壓U比較，看看電壓U與IR有什么關系？

（3）你能否把兩個實驗結論，用一個式子表示出來？能否用一句話表示出來？

學生思考并小組交流.

師：請想好的小組向大家匯報一下你組的觀點.

生1：第一個問題中電阻R與U/I的值相等.

生2：第二個問題中電壓U與IR的值相等.

生3：它們的關系可用一個式子表示：I=U/R.

生4：用一句話表示為：導體中電流與導體兩端電壓成正比，與導體電阻成反比.

師：非常棒！這就是我們下一節將要學習的歐姆定律.

說明：本環節學生實驗探究與利用數字平臺匯報分析實驗數據要結合起來.真實的實驗探究離不開學生的動手操作，但典型的實驗數據或繪制的實驗圖像分享可通過希沃投屏，一方面增加實驗結論普遍性的認可，另一方面讓學生體驗實驗成就感.教師投屏要注意選取一手真實典型數據，方便學生找出規律，另一方面也容易生成課堂資源，讓課堂生動出彩.自主構建環節，教師要舍得放手，盡量讓學生自己去體會知識建構過程，教師只是“導演”，學生才是“主角”.

教學環節四 數字理解

師：下面請同學們反思與回顧：

（1）兩次實驗時，變阻器的作用是否相同？

（2）你在這個實驗過程中遇到什么問題？

（3）你有什么新的發現？

生1：第一次實驗，變阻器主要是通過改變電阻兩端電壓進而改變電阻中電流.

生2：第二次實驗，變阻器主要作用是控制電阻R兩端電壓一定.

教師對學生回答的第（2）個問題，要分享其它小組分析產生的原因及解決的方法，教師對學生回答的第（3）個問題，哪怕是細微發現也要充分表揚，對學生創新精神的培養要落實在平時.

師：在剛才實驗中，我拍了幾張圖片，大家看看這里出現什么問題？

教師把典型問題圖片進行投屏（如圖9、圖10所示），引導學生思考找出問題.

（1）研究電流I與電壓U的關系

（2）研究電流I與電阻R的關系

生1：第一幅圖電表的正負接線柱接反了;

生2：第二幅圖電表偏轉太小，所選量程太大;

生3：第三和第四幅圖沒有控制電阻兩端電壓一定.

師：觀察很仔細.

說明：本環節的問題可通過PPT投屏或希沃投屏進行.本環節設置的問題旨在促進學生對重難點的理解與學生能力的提升.通過比較滑動變阻器的作用引導學生深度思考，通過思考問題與新發現，引導學生反思歸納，培養學生創新意識，這是培養學生核心素養的重要過程.對典型實驗錯誤通過拍攝投屏讓學生仔細觀察思考，一方面是創新實驗探究、課堂小結的需要，另一方面對學生實驗綜合能力也存在回顧后的提升.數字理解環節定位于“攻堅啃難”，是提高教學效果的關鍵，教師在設計本環節時要充分利用數字化平臺，創設直觀生動的情景以架設理解的橋梁.

教學環節五 變式應用

（1）一導體接到電路中 ，如果將它兩端電壓增大到原來的三倍，下列說法中正確的是

A.它的電阻是原來的三倍

B.它的電流保持不變

C.它的電流是原來的三分之一

D.它的電流是原來的三倍

（2）已知R1=3R2，分別把R1、R2接到6V的電源上，通過它們的電流比I1∶I2等于

A.1∶3 ?B.3∶1 ?C.2∶1 ?D.4∶1

（3）某同學按如圖11所示的電路研究通過導體的電流與導體電阻的關系.電源電壓保持不變，他不斷改變電阻箱R1（符號用表示）的阻值，測得相應的電流見表1.分析表中數據可知：電流跟電阻（選填“成反比”或“不成反比”），這與其他同學的結論不一樣，其原因是.

說明：本環節根據教學目的需要進行設置，要兼顧全體學生，從能力立意，通過數字化平臺反饋學生的答題信息，教師及時將批改情況反饋給學生并作出指導，對典型錯誤進行變式訓練，直到驗收達標.變式運用，是對知識運用的舉一反三，一般通過變更情境、變更條件、變更結論、對知識進行拓展等形式實現.要提高課堂變式訓練的有效性，需要注意：（1）增強變式訓練設計的針對性與目標性、典型性與發散性，利用有導向性的設計進行變式，鞏固強化教學內容;（2）增強變式訓練設計的梯度性與層次性，利用有層次的設計進行變式，兼顧學生整體;（3）提高變式訓練設計的多元化與趣味化，利用多元化的設計進行變式，提升學生的學習熱情.

4 結束語

數字教材和微視頻在課堂教學中的應用還可以擴展使用空間：如擴展到課前準確把握學情、診斷學情，準確定位課堂教學方向;擴展到課外引導學生隨時隨地進行多次在線學習，及時補缺，利用互動平臺與同伴進行交流探討，協作學習，做好輔導.與此同時，教師可以利用“數字教材”的實時統計功能對學生學習基礎、學習過程中的階段性成果進行實時評量，及時調整目標，合理推進教學進程，按需補救，提高課堂教學效果等.

教師利用數字教材構建初中物理新課堂是時代發展的必然要求.本課題“利用數字教材構建初中物理新授課堂教學基本模式”：“創設情境—優化方案—自主構建—數字理解—變式應用”已取得一定效果，但還需深入研究和完善.首先是全體教師要轉變教學觀念，熟悉數字媒體的使用，其次要大膽實踐，充分利用數字教材改變物理課堂的深層結構、師生關系以及物理教學方式、學生學習方式等，進而提高教學效率.

參考文獻：

[1]許珊珊.活用數字教材 構建智慧課堂——以初中物理《電源電壓》為例[J].課程教育研究，2019（48）：209.

[2]石鍇.淺談數字化校園云平臺對教學質量的影響[J].知識文庫，2018（12）：83.

[3]袁靜.探討數字化實驗在初中物理教學中的運用[J].文理導航（中旬），2021（02）：31-32.

[4]宋建玲.數字技術在初中物理實驗教學中應用的課例分析[J].讀寫算，2020（15）：151.

[5]李尚初.數字技術在初中物理實驗教學中應用的課例研究[J].理科考試研究， 2019， 26（04）： 50-53.

（收稿日期：2021-07-19）